IDC2018 IOT Smart Κάδος απορριμμάτων: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Η καλή διαχείριση των απορριμμάτων έχει γίνει ουσιαστικό ζήτημα για τον πλανήτη μας. Σε δημόσιους και φυσικούς χώρους, πολλοί δεν δίνουν σημασία στα απόβλητα που αφήνουν πίσω τους. Όταν δεν υπάρχει διαθέσιμος συλλέκτης σκουπιδιών, είναι ευκολότερο να αφήσετε τα απόβλητα στον χώρο παρά να τα επαναφέρετε. Ακόμα και οι λεγόμενοι διατηρητέοι χώροι μολύνονται από απόβλητα.

Γιατί χρειαζόμαστε έναν έξυπνο κάδο απορριμμάτων; (Λύση)

Για τη διατήρηση των φυσικών περιοχών, είναι σημαντικό να παρέχονται καλά διαχειριζόμενα σημεία συλλογής απορριμμάτων: Για να μην ξεχειλίζουν, οι κάδοι πρέπει να σηκώνονται τακτικά. Είναι δύσκολο να περάσει η κατάλληλη στιγμή: πολύ σύντομα, και τα σκουπίδια μπορεί να είναι άδεια, πολύ αργά και τα σκουπίδια μπορούν να ξεχειλίσουν. Αυτό το πρόβλημα είναι ακόμα πιο κρίσιμο όταν η πρόσβαση στον κάδο είναι δύσκολη (όπως σε μονοπάτια πεζοπορίας στα βουνά). Σε αυτήν την ορθολογική διαχείριση των απορριμμάτων, η διαλογή μπορεί να είναι μια σημαντική πρόκληση. Τα οργανικά απόβλητα μπορούν να υποστούν άμεση επεξεργασία από τη φύση τους, σε κομποστοποίηση.

Σκοπός του Έργου

Ο σκοπός του έργου μας είναι να παράσχουμε μια συσκευή εποπτείας για έναν έξυπνο κάδο απορριμμάτων. Αυτή η συσκευή ενσωματώνει αρκετούς αισθητήρες για να επιβλέπει την κατάσταση των απορριμμάτων.

• Αισθητήρας χωρητικότητας: βασισμένος στο σύστημα υπερήχων, που χρησιμοποιείται για την αποφυγή υπερχείλισης ειδοποιώντας την ομάδα συλλογής απορριμμάτων.
• Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας: χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος απορριμμάτων. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για τη διαχείριση της κατάστασης του οργανικού κομπόστ και για την πρόληψη της μόλυνσης σε συγκεκριμένες περιπτώσεις (πολύ υγρές ή ζεστές συνθήκες, κίνδυνος πυρκαγιάς σε πολύ ξηρές συνθήκες). Μια φωτιά σκουπιδιών μπορεί να έχει δραματικές επιπτώσεις στο περιβάλλον (για παράδειγμα μπορεί να προκαλέσει δασική πυρκαγιά). Ο συνδυασμός των τιμών θερμοκρασίας και υγρασίας μπορεί να ειδοποιήσει την ομάδα επίβλεψης για το πρόβλημα.
• Αισθητήρας κίνησης PIR: ένας ανιχνευτής ανοίγματος θα εγκατασταθεί στο καπάκι απορριμμάτων για να λάβει στατιστικά στοιχεία σχετικά με τη χρήση των σκουπιδιών και να εντοπίσει κακό κλείσιμο.

Βήμα 1: Απαιτούνται εξαρτήματα υλικού

Σε αυτήν την ενότητα, θα περιγράψουμε το υλικό και τα ηλεκτρονικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αυτής της συσκευής.

Πρώτον, χρειαζόμαστε έναν απλό κάδο απορριμμάτων με καπάκι. Επόμενο: Ο πίνακας NodeMCU με ενσωματωμένη μονάδα ESP8266 Wifi που θα μας βοηθήσει να δημιουργήσουμε συνδεσιμότητα με υπηρεσίες cloud και ένα σύνολο αισθητήρων για την επίβλεψη της κατάστασης των απορριμμάτων:

Αισθητήρες:

• DHT11 - Αναλογικός αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας
• Sharp IR 2Y0A21 - digitalηφιακός αισθητήρας εγγύτητας / απόστασης
• Βοηθητικό μοτέρ
• Αισθητήρας κίνησης PIR

Απαιτείται πρόσθετο υλικό:

• Κάθε κάδος απορριμμάτων με καπάκι
• Breadboard (γενικό)
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων (ένα σωρό από αυτά …) Ταινία συγκόλλησης διπλής όψης!

Θα χρειαστεί επίσης να δημιουργήσουμε:

• Λογαριασμός AdaFruit - λαμβάνετε και διατηρείτε πληροφορίες και στατιστικά στοιχεία σχετικά με την κατάσταση κάδου.
• Λογαριασμός IFTTT - αποθηκεύστε εισερχόμενα δεδομένα από το Adafruit και ενεργοποιήστε συμβάντα σε διαφορετικές θήκες.
• Λογαριασμός Blynk - ενεργοποιεί τη χρήση εφαρμογών "Webhooks" στο IFTTT.

Βήμα 2: Προγραμματίστε το NodeMCU ESP8266

Εδώ είναι ολόκληρος ο κώδικας, μη διστάσετε να τον χρησιμοποιήσετε:)

Μπορείτε εύκολα να βρείτε τις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιήσαμε στο διαδίκτυο (αναφέρονται στην κεφαλίδα).

*** Μην ξεχάσετε να εισαγάγετε το όνομα και τον κωδικό πρόσβασης WiFi στο επάνω μέρος του αρχείου

Βήμα 3: Καλωδίωση

Σύνδεση στην πλακέτα NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Καρφίτσα A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Κόκκινο σύρμα -> 3V3
• Μαύρο σύρμα -> GND
• Κίτρινο σύρμα -> Καρφίτσα D3

Βοηθητικό μοτέρ:

• Κόκκινο σύρμα -> 3V3
• Μαύρο σύρμα -> GND
• Λευκό σύρμα -> Καρφίτσα D3

Αισθητήρας κίνησης PIR:

• VCC -> 3V3
• GND -> GND
• OUT -> Pin D1

Βήμα 4: Αρχιτεκτονική συστήματος

Cloud Components στην Αρχιτεκτονική:

• Adafruit IO MQTT: Το ESP8266 συνδέεται μέσω WiFi με τους διακομιστές cloud του Adafruit. Μας επιτρέπει να παρουσιάζουμε τα δεδομένα που συλλέγονται από τους αισθητήρες σε έναν απομακρυσμένο υπολογιστή και σε έναν οργανωμένο και συνοπτικό πίνακα ελέγχου, διαχείριση ιστορικού κ.λπ.
• Υπηρεσίες IFTTT: Επιτρέπει την ενεργοποίηση ενεργειών σύμφωνα με τις τιμές ή τα συμβάντα των αισθητήρων. Δημιουργήσαμε μικροεφαρμογές IFTTT που συνδέουν σταθερές ροές δεδομένων από το Adafruit cloud και συμβάντα έκτακτης ανάγκης σε πραγματικό χρόνο απευθείας από αισθητήρες.

Σενάρια ροής δεδομένων στο σύστημα:

1. Οι τιμές συγκεντρώνονται από τους ενεργούς αισθητήρες που βρίσκονται στον κάδο: ρυθμός χωρητικότητας απορριμμάτων, θερμοκρασία κάδου, υγρασία κάδου, πόσες φορές ο κάδος άνοιξε σήμερα -> Δημοσίευση δεδομένων στον μεσίτη MQTT -> Η μικροεφαρμογή IFTTT μεταφέρει τα δεδομένα σε έναν πίνακα ημερήσιων αναφορών Google Σεντόνι.
2. Η χωρητικότητα απορριμμάτων είναι σχεδόν γεμάτη (Ο αισθητήρας αιχμής φτάνει σε ένα προκαθορισμένο όριο χωρητικότητας) -> Ενημερώνεται η καταχώρηση χωρητικότητας στην καθημερινή αναφορά -> Ο σταθμός ελέγχου αποβλήτων κλειδώνει το καπάκι του κάδου και εμφανίζει την ώρα κατά την οποία φτάνει ο συλλέκτης απορριμμάτων (μέσω πρωτοκόλλου σύννεφων Blynk και μικροεφαρμογή IFTTT).
3. Μετρούνται ακανόνιστες τιμές στους αισθητήρες. Για παράδειγμα, κίνδυνος πυρκαγιάς -υψηλή θερμοκρασία & χαμηλή υγρασία -> Το συμβάν καταγράφεται στο σύννεφο Blynk -> IFTTT Ενεργοποιεί συναγερμό στο σταθμό ελέγχου απορριμμάτων.

Βήμα 5: Προκλήσεις & ελλείψεις

Προκλήσεις:

Η κύρια πρόκληση που αντιμετωπίσαμε κατά τη διάρκεια του έργου ήταν η επεξεργασία, με λογικό και λογικό τρόπο, όλων των δεδομένων που είχαν συλλέξει οι αισθητήρες μας. Αφού δοκιμάσαμε διαφορετικά σενάρια ροής δεδομένων, πετύχαμε την τελική μας απόφαση που κάνει το σύστημα πιο διατηρήσιμο, επαναχρησιμοποιήσιμο και κλιμακούμενο.

Τρέχουσες ελλείψεις:

1. Στηριζόμενοι σε διακομιστές Blynk, τα δεδομένα ενημερώνονται μετά από μεγάλη καθυστέρηση από τη μέτρηση σε πραγματικό χρόνο.
2. Το σύστημα βασίζεται σε εξωτερικό τροφοδοτικό (σύνδεση με γεννήτρια ή μπαταρίες), επομένως δεν είναι ακόμα πλήρως αυτοματοποιημένο.
3. Σε περίπτωση που ο κάδος πάρει φωτιά, πρέπει να το χειρίζεστε χρησιμοποιώντας εξωτερική επέμβαση.
4. Προς το παρόν, το σύστημά μας υποστηρίζει μόνο έναν κάδο.

Βήμα 6: Κοιτάζοντας στο μέλλον…

Μελλοντικές βελτιώσεις:

1. Φόρτιση ηλιακής ενέργειας.
2. Σύστημα αυτοσυμπίεσης σκουπιδιών.
3. Κάμερες που παρακολουθούν τον κάδο, χρησιμοποιώντας γεγονότα που βασίζονται σε υπολογιστή (ανίχνευση πυρκαγιάς, υπερφόρτωση απορριμμάτων).
4. Αναπτύξτε ένα αυτόνομο αυτοκίνητο για περιήγηση ανάμεσα σε κάδους απορριμμάτων και αδειάστε τους με βάση τις δυνατότητές τους.

Πιθανές προθεσμίες:

• Εφαρμόστε ένα ηλιακό σύστημα και αυτοσυμπίεση απορριμμάτων (περίπου 6 μήνες).
• Αναπτύξτε αλγόριθμους ανίχνευσης εικόνας και συνδέστε ένα σύστημα κάμερας, περίπου ένα χρόνο.
• Αναπτύξτε έναν αλγόριθμο για να δημιουργήσετε μια βέλτιστη περιήγηση για τη συλλογή σκουπιδιών με βάση δεδομένα από όλους τους κάδους σε περίπου 3 χρόνια.

Βήμα 7: Τελικές φωτογραφίες…

Βήμα 8: Σχετικά με εμάς

Asaf Getz ---------------------------- Ofir Nesher ------------------ ------ Γιονάθαν Ρον

Ελπίζω να απολαύσετε αυτό το έργο και χαιρετισμούς από το Ισραήλ!